Ц.Золзаяа: Дулааны цахилгаан станцын шүүлтүүрийн үнсээр цемент ороогүй геополимер төрлийн хөнгөн бетон гаргах боломжтой

Улаанбаатар хотын цахилгаан станц, гэр хорооллоос ихээхэн хэмжээний хаягдал үнс гардаг бөгөөд үүнийг хэрхэн эргүүлэн ашиглах боломжийн талаар ШУА-ийн Хими, химийн технологийн хүрээлэнгийн, Материал судлал технологийн лабораторийн Эрдэм шинжилгээний дэд ажилтан, доктор Ц. Золзаяатай ярилцлаа

-Өнөө үед тулгамдсан асуудлуудын нэг бол дулааны цахилгаан станцын  хаягдал  үнс юм. Хөгжилтэй орнууд бол дахин ашиглах, янз бүрийн үйлдвэрлэл явуулаад байна. Манай орны хувьд хог л болж байна. Үнсийг мөнгө болгох ямар боломж байна вэ?

-Ерөнхийдөө үнсийг органик болон органик бус шаталтын үлдэгдэл гэж үзэж болно. Үнсийг хүн төрөлхтөн маш эрт дээр үеэс ашиглаж байсан мэдээ байдаг. Эртний Ром хотод 2000 гаруй жилийн түүхтэй архитектурын хосгүй дурсгал болсон Колизей цэнгэлдэх хүрээлэн болон эртний бурхдын өргөө болох Пантеоныг барихдаа мөн галт уулын үнс ашиглаж байсан гэдэг. Эдгээр барилгууд нь он цагийн уртад бүрмөсөн эвдэрч нуралгүй одоог хүртэл байж байгаа нь галт уулын үнс, шохой болон голын элсийг ашиглаж үйлдвэрлэсэн эртний Ромын бетон нь онцгой бат бэхийн үзүүлэлттэй байсны баталгаа юм. Дээрх жишээнээс харахад, үнсийг эрт дээр үеэс эхлэн тодорхой хэмжээгээр ахуйн болон үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглаж байжээ. Үнс нь шаталтын үлдэгдэл боловч энэхүү хаягдлын хэмжээ нь их хэмжээний үйлдвэрлэл явуулах түвшинд байгаагүй. Эрт үеэс ашиглаж байсан үнс нь ч мөн хүний үйл ажиллагаанаас бий болоогүй байсан.

Тэгэхээр хүний үйл ажиллагаанаас шалтгаалж бий болсон үнсийг нүүрсийг зориудаар түлж эхлэх үетэй холбож үзэх нь зүйтэй юм. Дэлхий нийтэд эрчим хүчний хэрэглээ өсөж байгаагаас үүдэн дулааны цахилгаан станцаас гардаг хаягдал үнс нь хамгийн их хэмжээгээр хуримтлагддаг хаягдлын тоонд ордог. 2017 оны тооцоогоор дэлхийн хэмжээнд жилд 750 сая тонн үнс хаягддаг ба үүний 60 хувийг дахин ашигладаг бол харин үлдсэн хэсэг нь газарт хаягдан, байгаль орчныг бохирдуулах нэг үндэс болдог. Үнс нь хаягдаж буй хэмжээгээрээ дэлхийн 5 дахь том түүхий эдийн нөөц гэж тооцогдож байна. Урьдчилсан тооцоогоор нүүрснээс эрчим хүч үйлдвэрлэх хэмжээ дэлхий даяар буурахгүй байгаа бөгөөд 2030 онд нийт эрчим хүчний 44%-ийг нүүрсийг ашиглан гаргахаар байна. Ялангуяа атомын цахилгаан станц байхгүй, сэргээгдэх эрчим хүчний үйлдвэрлэл сул хөгжсөн манай орны хувьд аж үйлдвэрийн салбарт хэрэгцээтэй эрчим хүч болон дулааныг 100% дулааны цахилгаан станц үйлдвэрлэж байна. Мөн нүүрсний ордоос хамаарч шаталтын дараа дунджаар 10-20 орчим хувийн үнс үлддэг. Энэ нь цахилгаан станцын үнс шааргыг бараг ашигладаггүй манай орны хувьд маш их хэмжээ юм.

- Дулааны цахилгаан станцууд энэ их  үнсийг хаана хадгалдаг вэ. Хадгалах, зайлуулахад тодорхой хэмжээний зардал гардаг  л байх?

-Улаанбаатар хотын 4-р ДЦС нь үнсээ үйлдвэрээс 3 орчим километрийн зайд байрлах үнсэн санд хадгалдаг. Энэхүү үнсэн санг 5-6 тэрбум төгрөгөөр байгуулдаг боловч дунджаар 5 жилийн дараа дүүрч шинэ үнсэн сан байгуулах шаардлага бий болдог. Өөрөөр хэлбэл, жилд дунджаар 1 тэрбум гаруй төгрөгийг зөвхөн хаягдал үнсээ хадгалахад зарцуулж байна. Мөн нээлттэй эх сурвалжид гарсан мэдээгээр үнс зайлуулах шугам, насос болон тухайн системийг ажиллуулахад жилд дунджаар 1 тэрбум төгрөг зарцуулдаг байна. Зөвхөн 4-р ДЦС-ын хувьд нийтдээ жилд дунджаар 2 тэрбум төгрөг үнстэй холбоотой бүхий л зардалд зарцуулагддаг гэж ойлгож болно. Мөн 4-р  дулааны цахилгаан станцын үнс шааргын хаягдал жилд дунджаар 0.3 сая тонноор, 3-р ДЦС-ынх 0.1 сая тонноор тус тус нэмэгдэн байгаль орчны бохирдлыг улам ихэсгэж байна. Иймээс дулааны цахилгаан станцын хаягдал үнсийг ашиглаж, боловсруулах нь байгаль орчныг бохирдлоос хамгаалах онцгой ач холбогдолтой ажил юм. 

-Үнсийг ашиглах ямар боломж байна. Тухайлбал аль  салбарт ашиглах вэ?

- Үнсийг портланд цементийн үйлдвэрлэл болон бетонд нэмэлт хэлбэрээр ашиглах боломжтой. Ер нь  олон жилийн өмнөөс ашиглагдаж ирсэн л дээ. Гэсэн хэдий ч портланд цементийн үйлдвэрлэл нь их хэмжээний хүлэмжийн хий (СО2) ялгаруулдаг, дулааны зарцуулалт ихтэй үйлдвэрлэлд тооцогддог. Иймд  дулааны цахилгаан станцын хаягдал үнсийг цемент, бетоны үйлдвэрлэлээс гадна холбогч хэлбэрээр ашиглах нь эрчим хүч, түүхий эд хэмнэх ач холбогдолтой юм. Тухайлбал үнсийг шүлтлэг шингэнээр боловсруулах замаар цементгүй шинэ төрлийн холбогч материал буюу геополимер болгон ашиглах боломжтой.

Хаягдал үнсийг дахин боловсруулах замаар геополимер бетоныг үйлдвэрлэж  ашиглах нь эдийн засгийн төдийгүй байгаль орчныг хамгаалах онцгой ач холбогдолтой. Геополимер материалын судалгаа нь материалын шинжлэх ухааны сүүлийн үед эрчимтэй хөгжиж байгаа томоохон салбар болоод байна. Хаягдал үнснээс гарган авсан геополимер материал нь химийн болон механик үзүүлэлтүүдээрээ ердийн портланд цементэн бетоноос давуу байдаг ба элэгдэл бага, хатуулаг өндөр, гал, ус болон хүчилд тэсвэртэй, агшилт, суналт бага, удаан эдэлгээтэй зэрэг үзүүлэлтүүдээрээ өнөө үеийн барилгын материалын шаардлагыг бүрэн хангадаг. Манай улсын хувьд геополимерийн судалгааг манай хүрээлэнгийн Материал судлал, технологийн лабораторид 2011 оноос эхлэн хийж байна.

- Манай улсын хувьд үнсийг өмнө нь барилгын материалд ашиглаж байсан туршлага бий юу?

-Монголд дулааны цахилгаан станцын үнсийг ашиглах оролдлого өнгөрсөн зууны 70-аад оны үеэс эхэлсэн. Тэр үед анх бетонон блокны цементийн зарим хэсгийг үнсээр орлуулах туршилт хийгдэж байсан. Мөн Дархан хотын цахилгаан станцын үнсийг керамзитын шаварт 30 хувь нэмэн хурдавчилсан горимоор шатааж, талсжуулж А ангилалд багтах керамзит гарган авах судалгаа 1980-аад оны сүүлээр хийгдэж байсан. Манай улсад хийгдэж буй судалгаанд үнс-шаарганы холимгийг бетоны үйлдвэрлэлд ашиглахад зохих анхаарал тавьж байсан.  

Үнсийг барилгын материал, тухайлбал, керамик, бетоны үйлдвэрлэлд ашиглах туршилт, үйлдвэрлэлийн ажил нь 1986 онд Монгол улсад анх удаа “Барилгын материалд хэрэглэх дулааны цахилгаан станцын үнс”-ний стандартыг гаргах үндсийг бий болгосон. Мөн 2014 онд академич Ж.Тэмүүжингийн гаргасан “Бетонд хэрэглэх дулааны цахилгаан станцын шүүлтүүрийн үнс” нэртэй MNS 6469:2014 стандарт гарснаас хойш үнсийг бетон үйлдвэрлэгч компаниуд нилээд хэрэглэдэг болоод байна.

-Үнсэнд цацраг идэвхит бодис агууллагддаг гэж мэргэжлийнхэн дүгнэдэг. Үүн дээр тайлбар өгвөл?

-Ерөнхийдөө барилгын материалд ашиглах үнсний цацрагийн хэмжээ нь MNS5072:2001 стандартын дагуу 370Bq/kg-аас бага байвал хүн амьдрах орон сууц, олон нийтийн барилгад хэрэглэж болно гэж заасан байдаг. Бидний судалгаанд ашигласан 4-р дулааны цахилгаан станцын шүүлтүүрийн үнс дээрхи стандартын шаардлагыг хангаж байсан. Мөн үнс дангаараа барилгын материал биш харин барилгын материал үйлдвэрлэхэд хэрэглэх түүхий эдийн нэг юм. Барилгын материал үйлдвэрлэх явцад үнсийг бусад түүхий эдтэй тодорхой харьцаагаар хольж хэрэглэх учраас цацрагийн хэмжээ буурдаг.

 -Та үснээс геополимер төст материал гаргах боломжтой гэлээ. Геополимер гэж юу вэ?

-Хамгийн энгийн үгээр тайлбарлавал  хөнгөн цагаант цахиур буюу шаварлаг эрдсийг шүлтээр идэвхжүүлж, маш нам температурт буюу 100 хүртлэх температурт боловсруулж гаргаж авсан цементийг орлуулах чадвартай шинэ төрлийн холбогчийг геополимер төст материал гэдэг. Үнс нь нүүрсэнд агуулагдаж байгаа органик бус нэгдлийн шаталтын үлдэгдэл учраас их хэмжээний кальци (Ca), хөнгөнцагаан (Al), цахиурын оксид (SiO2) агуулсан маш нарийн ширхэглэлтэй түүхий эд юм. Тухайлбал  хаягдал үнс бол шаварлаг эрдэстэй адилхан хөнгөнцагаант цахиур учраас энэхүү хаягдал үнсийг мөн шүлтийн шингэнээр боловсруулж геополимер төрлийн материал гаргах боломжийг тогтоох судалгаа сүүлийн 20 жилд маш эрчимтэй хөгжиж байна. Манай улсын хувь ч бас энэ төрлийн судалгааг зайлшгүй хийх асуудлын нэг болоод байна.

-Геополимер материалд заавал шүүлтүүрийн үнс ашиглах ёстой байдаг уу?

-Цахилгаан станц ажиллах үед утаагаар зөөгдөн цахилгаан шүүлтүүрт хураагдаж буй хэсгийг шүүлтүүрийн үнс (fly ash), харин шатаах зуухны ёроолд үлдсэн том ширхэглэлтэй хэсгийг шаарга (bottom ash) гэж хуваадаг. Иймээс  шүүлтүүрийн үнс нь аморфжилт ихтэй бөмбөлөг хэсгээс тогтдог бол шаарга нь талст бүтэц ихтэйгээс гадна бөмбөлгөн бүтэц багатай. Тэгэхээр шүүлтүүрийн үнс нь аморфжилт ихтэй бөмбөлөг хэсгээс тогтдог хөнгөнцагаант цахиурын нэгдэл учраас геополимер материалын түүхий эдээр ашиглахад хамгийн тохиромжтой байдаг. Манай улсад зөвхөн дулааны 4-р цахилгаан станц зуухандаа цахилгаан шүүлтүүр суурилуулсан байдаг бөгөөд жилд 340 мянган тонн үнс гаргаж байгаагийн 30 мянга орчим нь нарийн ширхэгтэй үнс буюу шүүлтүүрийн үнс юм.

-Уламжлалт хөнгөн бетоноос геополимер төрлийн хөнгөн бетон юугаараа давуу талтай вэ?

-Геополимер төрлийн хөнгөн бетон нь ердийн портланд цементэн хөнгөн  бетоноос бат бэхийн хувьд 2-3 дахин их, өндөр үнэтэй цемент ороогүй, хаягдал үнсийг ашигласнаар  байгаль орчны бохирдлыг бууруулахад ач холбогдолтой. Тэр дундаа хөрсний бохирлыг их хэмжээгээр багасгадаг. Мөн хаягдал үнс хадгалах агуулахыг барих зардал хэмнэж байгаа нь эдийн засгийн өндөр үр ашигтайгаас гадна бүтээгдэхүүнийг маш бага температурт боловсруулж гаргаж авах шинэ технологи ашиглаж байгаа нь уламжлалт аргатай харьцуулахад цахилгааны зардал маш бага. Эдгээр  давуу талуудтай юм.